Einsatz und Wirkungsweise von umhüllten Düngern im Gemüsebau 26. Thüringer Gemüsebautag 13.12.2017 Grit Vogt ICL SF
Brauchen wir neue Strategien? Gesetzgeber Klimatische Faktoren DüVo EU Nitrat Richtlinie Lebensmittelketten (Ansprüche an Produkte & Prozesse) Notwendigkeit Nährstoffe effizient einzusetzen - Starkregen und/oder Trockenheit - Klimawandel Neue gute fachliche Praxis 2
Quelle: Lüder Cordes LWK Niedersachsen BzSt. Nienburg 3
Teil der DüVo N - Düngebedarfsermittlung Für die Ausnutzung des Stickstoffes sind im Jahr der Ausbringung mineralischen Düngung: die Stickstoffmengen sind in voller Höhe anzusetzen (unabhängig von der Stickstoffform) organischer bzw. organisch mineralische Stickstoffdüngung: ist mindestens der Gehalt an verfügbaren Stickstoff anzusetzen bzw. die vorgegebenen Werte 4
Bsp.: Stickstoff zyklus und verluste Ausgasungs - versluste von NH3 Dentrifikations - verluste N2/N2O Auswaschungsreduzierung durch: Verlangsamung/ zeitlich begrenzte Unterbindung der biologischen Prozesse im Stickstoffzyklus Auswaschungs - verluste von Harnstoff Auswaschungsverluste NO3
Präzise Ernährung / umhüllte Dünger Richtiges Düngeprodukt Richtige Aufwandmenge Richtiger Zeitpunkt Richtiger Ablageort 6
ICL Controlled Release Fertilizers im Gemüsebau: Die Technologie dahinter..
E Max Hüllentechnologie E-Max Release Technology Die neueste Entwicklung von ICL (50 Jahre Erfahrung in Umhüllungstechnologien) Hülle um Düngekörner z.bsp.: den Nährstoff (N) Stabile und robuste Hülle (für gängige Düngerstreuer) Genau kalkulierbare Freisetzung Freisetzung / Tagesabgabe aus dem Korn NUR von Temperatur bestimmt 8
E-Max Freisetzungstechnologie erklärt Coating layer Freisetzung durch semipermeable Membran/Struktur der Hülle (auf molekularer Ebene) Berechenbare Abgaberate der Nährstoffe Schnellere Rate bei höherer Temperatur Agrocote Max Querschnitt Elektronenmikroskop Urea Wasser dringt durch die Hülle in das Korn Wasser löst die Nährstoffe auf Nährstoffe diffundieren durch die Hülle in den Boden 10
Abgabe von Nährstoffen aus der E Max Hülle Folgende Faktoren haben KEINEN Einfluß auf die Abgabe und Verfügbarkeit ph Wert des Bodens Salzgehalt Menge an Wasser im Boden Gehalt an organischer Substanz Bodenart
(Agrocote) E - Max Laufzeiten in Abhängigkeit der Temperatur: Bodentemperatur
Temperatureinfluß auf Abgaberate pro Tag Anhand Bodentemperatur Abgabezeit (Laufzeit) und Freisetzungsverlauf (Freisetzungskurve) darstellbar N Abgabe bei Bodentemp. von 18 C 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Kalenderwoche Agrocote Max 2-3M 44-0-0
Freisetzungssimulation Agrocote Max, KAS und Nährstoffbedarf einer Kultur: CRF Rate passt gut zum Bedarf! 250,0 Auswaschung möglich 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 week nr 2-3M 43-0-0 KAS Aufnahme (kg N/ha) Simulation basiert auf Messungen der Bodentemp. In NL 2015; Darstellung des Freisetzungsverlaufes mit GROE software ICL.
Bedarfsverläufe Beispiele Paprika Möhren 30 700 nutrient uptake [g/plant] 25 20 15 10 5 0 0 41 99 147 172 201 238 292 348 days after planting Nutrient uptake 600 500 400 300 200 100 0 0 30 60 90 120 150 180 days after sowing N P K Mg Ca N [kg/ha] P [kg/ha] K [kg/ha] Source: Unilet Informations no. 104, 2000 N, P, K, Ca (mg/day/plant) 300 250 200 150 100 50 0 N P K Ca Mg 30 25 20 15 10 5 0 Mg (mg/day/plant) -50 0-15 15-30 30-45 45-60 60-75 75-90 90-105 -5 Days after Emergence REF: Kolbe and Stephan-Beckmann - 1997 15
Stickstoff Verluste & Nährstoff Effizienz
Auswaschung Stickstoff ist auswaschungsgefährdet. Als Nitrat ist es sehr beweglich im Boden. Alle konventionellen Dünger mit Stickstoff führen zu hohen Konzentrationen im Boden direkt bei Ausbringung. Die Stickstoffmenge die eine Pflanze nicht kurzfristig aufnimmt, ist durch Verlagerung in tiefere Bodenschichten auswaschungsgefährdet. CRF löst das Problem, da nur ein kleiner Teil des Stickstoffs pro Tag durch die Hülle austritt analog zum Bedarf der Pflanze. 17
Versuch zur Auswaschung: Agrocote Max vs mineralische Stickstoffdünger % Auswaschung Stickstoff bezogen auf Gesamtgabe Offizial Versuch 2015 der Universität Pisa (Italien) Varianten: Konventionell N Dünger( = Kontrolle) N stabilisiert mit DMPP N Dünger (Agrocote Max) 75% des N als ümhülltes Produkt gegeben 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% CONTROL DMPP AGROCOTE MAX 75% coated Gesamt Gabe N 360 kg/ha appliziert: - 127 kg N Kontrolle - 98 kg N mit DMPP (Stabilisiert) - 34 kg N mit 75% coated Agrocote Max Stickstoff Auswaschungsverluste mit Agrocote Max: 73% geringer als Kontrolle! 18
Ausgasungsverluste in die Atmosphäre Ausgasung tritt auf, wenn Harnstoff oder Ammonium oberflächlich auf Böden ausgebracht wird. Die Höhe der Ausgasung ist von Feuchtigkeit, Temp. und Boden ph-wert abhängig. Bei ausreichend hoher Feuchtigkeit verdunstet das Wasser und Ammoniakgase werden freigesetzt. Lufttemp. oberhalb 10 C und ph- Werte über 6.5 verstärken die Umsetzung von Harnstoff zu Ammoniak zusätzlich. CRF minimiert Ausgasung erheblich, da pro Tag nur ein kleiner Teil der Nährstoffe aus der Hülle in den Bode gelangt. 19
Versuch zu Ausgasungseffekten Vergleich: 1. Agrocote Max eine Applikation (Start) 2. Harnstoff 2x (Start + nach 4 Wochen) 3. Gesamt 160 kg N/ha pro Variante Untersuchungen: 1. Bodenprobe (Gesamt N) und NH3 (Ammoniak) aus den Säulen über 3 Monate 20
Ergebnis Ausgasungsversuch: 40% weniger NH3 Emission mit Agrocote Max 2 nd Harnstoffgabe Ammoniak Emission in kg N-NH4 /ha Kontrolle Boden Harnstoff Agrocote Max Tage nach Applikation von N 21
Der Unterschied? Stabiliserte Dünger oder Umhüllte Langzeitdünger /CRF 23
Agrocote Max definierte Laufzeit vs Nitrifikationshemmer 10 C = 15 Wochen NH4 von DCD & DMPP Declared longevity is for a scenario with soil temperatures of 21 C. 20 C = 3 Wochen NH4 vondcd & DMPP Wichtig ist, dieses Verhalten der Dünger für den jeweiligen Anwendungszweck zu kennen und zu berücksichtigen! 30 C = 1 Woche NH4 DCD & DMPP Data from: Irigoyen et al. (2003) Australian Journal of Soil Research 41, 1177-1183 24
Stabiliserte Stickstoff Dünger Urease Inhibitoren Verzögern die Umwandlung von Harnstoff zu Ammoniak über einen Zeitraum von 1-2 Wochen, in dieser Zeit kann der Dünger in den Boden verlagern, z.b. durch Regen oder andere Maßnahmen. Nitrifikationshemmer Verzögern die Reduktion von NH 4 + zu NO 3- durch Reduzierung der Bakterienzahl von Nitrosomonas und Nitrococcus. Durch die Verminderung der Population von diesen Bakterien wird der Reduktionsvorgang von Ammonium- (NH 4+ ) zu Nitratstickstoff (NO 3- ) verlangsamt. Im Boden wirkt es bakteriostatisch auf Nitrosomas Bakterien, d.h. die Bakterien werden für eine bestimme Zeit in ihrer Aktivität inaktiviert oder gehemmt. Sturm et al; 1994 25
Vergleich der Technologie Nährstoffe über definierte Zeit verfügbar Controlled release Chemische Inhibitoren Kalkulierbare Freisetzung Reduce side dressings Einfluß auf Stickstofform Ablage nahe der Wurzel Auch P & K mit definierter Laufzeit Laufzeiten Bis zu 12 Monaten (von 1-2Monate für Kurzkulturen, bis 10-12 Monaten) Kurze Laufzeit, Wirkung stark von ph-wert und Temp. abhängig: z.b. Entec 1 : 7 Tage 30 C 21 Tage 20 C >12 Wochen 10 C 1 Entec activity versus ammonium sulphate. Reference: Irigoyen et al. (2003) Australian Journal of Soil Research 41, 1177-1183. 26
N release (%) WICHTIGE EIGENSCHAFTEN DER E-MAX UMHÜLLUNGS TECHNOLOGIE Hoher Nährstoff Gehalt Sehr dünne Hüllschicht um das Nährstoffkorn, reduziert den Gehalt des Nährstoffgehaltes nur minimal Normaler Harnstoff 46%N 2-3 M Laufzeit 44%N Sehr robust und widerstandsfähig! Keine Beschädigungen bei Handhabung und Transport Geringes Gewicht der Hülle Guter Mischpartner mit vielen Düngermischanlagen 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Maximale Beanspruchung 0 20 40 60 80 t (days) Minimale Änderung der Abgaberate nach Handling unter erschwerten Bedingungen (worst case scenario z.b. Mischen in Schneckenmischer, Streubreite 36m,..) 27 27
Ausgangspunkt: ICL fokussiert Nachhaltigkeit 1. Effizienz Nährstoffe effizent und besser der Pflanzenwurzel zuführen 2. Wirtschaftlichkeit Düngermenge, Arbeitskosten und Ressourcen senken Produktionszyklen verbessern 3. Ökologie Nährstoffverluste reduzieren weniger Abfluss, Auswaschung, Ausgasung Unser Beitrag zu Nachhaltigkeit beim DÜNGEN: Einsatz von Controlled Release Fertilizers (CRF) umhüllte Dünger
Vielen Dank fur Ihre Aufmerksamkeit! 29